[k12精品]2018_2019学年高中物理课时提升作业六第二章原子结构2.3光谱氢原子光谱教科版选修3_5
高二物理氢原子光谱优秀PPT文档
二、氢原子光谱
氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。
1R(212n12) n3,4,5,...
巴 耳 末 公 式R=1.10107m1 里 德 伯 常 量
三、卢瑟福模型的困难
卢瑟福原子核式模型无法解释氢原子光谱的规律。 原子核式结构模型与经典电磁理论的矛盾
（3）吸收光谱
• 高温物体发出的白光（其中包含连续分布 的一切波长的光）通过物质时，某些波长的光 被物质吸收后产生的光谱，叫做吸收光谱。各 种原子的吸收光谱中的每一条暗线都跟该种原 子的原子的发射光谱中的一条明线相对应。这 表明，低温气体原子吸收的光，恰好就是这种 原子在高温时发出的光。因此吸收光谱中的暗 谱线，也是原子的特征谱线。太阳的光谱是吸 收光谱。
定义：连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的
吸 光谱 再色散形成的
光谱形式：用分光镜观察时，见到连续光谱背景上 出现一些暗线（与特征谱线相对应）
（4）光谱分析
由于每种原子都有自己的特征谱线，因此可以根据 光谱形式：一些光不连谱续的来明线鉴组成别，不物同元质素的和明线确光谱定不同的（又化叫特学征光组谱）成。这种方法叫做光
高二物理氢原子光 谱
早在17世纪，牛顿就发现了日光 通过三棱镜后的色散现象，并把 实验中得到的彩色光带叫做光谱
一、光谱
光谱是电磁辐射（不论是在可见光区域还 是在不可见光区域）的波长成分和强度分 布的记录。有时只是波长成分的记录。
1.发射光谱
物体发光直接产生的光谱叫做发射光 谱。 发射光谱可分为两类：连续光谱和明线光 谱。
各种光谱的特点及成因：
｛ 发
射
第二章 氢原子的光谱与能级
(a)
♣用波尔理论解释上面公式,并计算RH值: ·从En→Em的跃迁产生的辐射频率,满足:
hvm,n En Em
·由上式可知:
v
1
m ,n
vm ,n c
1 hc
( En
Em )
♣将能量公式(★★)代入上式,即得:
2 2me4 1 1
v (40 )2 h3c n2 m2
♣与经验公式(a)相比较,可知:
碰撞
• GA空间：动能足 够大的电子通过， 到达A极
• 测量接收极电流与 加速电压间的关系
K
GA
Hg蒸汽
A
V
13.9V
9.0V
A
极
4.1V
电
流
0
KG间加速电压（V）
当电子的加速电压为4.9V时，即电子的动能达到
4.9eV时，可以使Hg原子由于吸收电子的能量而从
基态跃迁到最近的激发态。
4.9V为Hg的第一激发电势
2、波尔氢原子模型:
(a) 电子稳定轨道的半径和速度:
♣由圆周运动规律可
得:
mvn2 rn
Ze2
40rn2
(1)
mv r n ♣由角动量量子可
得:
nn
(2)
♣由(1),(2)两式可得:
r a ♣稳定轨道半径: n
40n2 2
me2Z
n2 0Z
♣稳定轨道速度:
v Ze2
Z
n 40 n n
名称
Hα
Hβ
Hγ
Hδ
波长（Å） 6562.10 4860.74 4340.10 4101.20
颜色
红
深绿
青
紫
2、氢的Balmer线系
第3节 光谱 氢原子光谱
第3节光谱氢原子光谱学习目标核心提炼1.了解光谱、连续谱和线状谱等概念。
3类光谱——连续光谱、发射光谱、吸收光谱1个实验规律——氢原子光谱的实验规律2.知道氢原子光谱的实验规律。
3.识记巴尔末公式。
4.让学生进一步体会物理规律是在接受实践检验的过程中不断地发展和完善的。
一、光谱的几种类型和光谱分析的应用1.光谱的定义：复色光通过棱镜后，分解为一系列单色光，而且按波长长短的顺序排列成一条光带，称为光谱。
2.光谱的分类和比较光谱分类产生条件光谱形式发射光谱连续谱炽热固体、液体和高压气体发光形成连续分布，一切波长的光都有线状谱(原子光谱)稀薄气体发光形成一些不连续的亮线组成，不同元素谱线不同吸收光谱炽热的白光通过温度较低的气体后，某些波长的光被吸收后形成用分光镜观察时，见到连续谱背景上出现一些暗线与这种原子的线状谱对应各种原子的发射光谱和吸收光谱都是分立的谱线，称为线状谱。
对于同一种原子，线状谱的位置相同，不同原子的谱线位置不同，这样的谱线叫原子光谱，它只决定于原子的内部结构。
4.光谱分析(1)由于原子发光的频率只与原子结构有关，因此可以根据其光谱来鉴别物质的化学组成，这种方法叫做光谱分析。
(2)可用于光谱分析的光谱：明线光谱和吸收光谱。
思考判断(1)各种原子的发射光谱都是连续谱。
( )(2)不同原子的发光频率是不一样的。
( )(3)线状谱和连续谱都可以用来鉴别物质。
( )(4)稀薄气体发光形成的光谱是线状谱。
( )答案 (1)× (2)√ (3)× (4)√二、氢原子光谱1.巴尔末公式(1)巴尔末对氢原子光谱的谱线进行研究得到了下面的公式：1λ＝R H ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2(n ＝3，4，5，6…)，该公式称为巴尔末公式。
式中R H 叫做里德堡常数，实验值为R H ＝1.10×107 m －1。
(2)巴尔末公式说明氢原子光谱的波长只能取分立值，不能取连续值。
巴尔末公式以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱，即辐射波长的分立特征。
高中物理第2章原子结构3光谱氢原子光谱学业分层测评教科版选修3-5
光谱氢原子光谱(建议用时：45分钟)[学业达标]1．白光通过棱镜后在屏上会形成按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫排列的连续谱线，下列说法正确的是( )A．棱镜使光谱加了颜色B．白光是由各种颜色的光组成的C．棱镜对各种颜色光的偏折不同D．发光物质发出了在可见光区的各种频率的光E．白光通过棱镜时，各种色光的频率发生了变化【解析】白光通过棱镜使各种颜色的光落在屏上的不同位置，说明棱镜对各种颜色的光偏折不同，形成的连续光谱按波长(或频率)排列，即白光是包括各种频率的光，光的颜色是由波长(或频率)决定，并非棱镜增加了颜色，B、C、D正确，A错误．光在传播过程中频率是不变的，E错误．【答案】BCD2．下列说法中正确的是( )A．炽热的固体、液体和高压气体发出的光形成连续光谱B．各种原子的明线光谱中的明线和它吸收光谱中的暗线必定一一对应C．气体发出的光只能产生明线光谱D．在一定条件下气体也可以产生连续光谱E．甲物体发出的白光通过乙物质的蒸气形成了乙物质的吸收光谱【解析】据连续光谱的产生知A正确；由于吸收光谱中的暗线和明线光谱中的明线相对应，但通常吸收光谱中看到的暗线要比明线光谱中的明线少，所以B错误；气体发光，若为高压气体则产生吸收光谱，若为稀薄气体则产生明线光谱，所以C错误，D正确；甲物体发出的白光通过乙物质的蒸气形成了乙物质的吸收光谱，所以E正确．【答案】ADE3．关于线状谱，下列说法中正确的是( )A．每种原子处在不同温度下发光的线状谱不同B．每种原子处在不同的物质中的线状谱相同C．每种原子在任何条件下发光的线状谱都相同D．两种不同的原子发光的线状谱可能相同E．两种不同原子发光的线状谱不相同【解析】每种原子都有自己的结构，只能发出由内部结构决定的自己的特征谱线，不会因温度、物质不同而改变，B、C、E正确．【答案】 BCE4．下列关于巴尔末公式1λ＝R H ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2的理解，正确的是( ) 【导学号：11010025】A ．此公式是巴尔末在研究氢原子光谱特征时发现的B ．公式中n 可取任意值，故氢原子光谱是连续谱C ．公式中n 只能取不小于3的整数值，故氢原子光谱是线状谱D ．公式不但适用于氢原子光谱的分析，也适用于其他原子的光谱E ．公式只适用于氢原子光谱的分析【解析】 此公式是巴尔末在研究氢原子光谱在可见光区的四条谱线中得到的，只适用于氢原子光谱的分析，A 、E 对，D 错；公式中n 只能取大于等于3的整数，λ不能连续取值．故氢原子光谱是线状谱，B 错，C 对．【答案】 ACE5．如图232甲所示是a 、b 、c 、d 四种元素的线状谱，图乙是某矿物的线状谱，通过光谱分析可以了解该矿物中缺乏的是________元素．图232 【解析】 将a 、b 、c 、d 四种元素的线状谱与乙图对照，可知矿物中缺少b 、d 元素．【答案】 b 、d6．同一元素的明线光谱的明线与吸收光谱的暗线是________．【解析】 实验表明各种元素的吸收光谱中的每一条暗线都跟这种原子的明线光谱中的一条明线相对应．【答案】 相对应的7．氢原子光谱巴耳末系最短波长与最长波长之比＝________.【解析】 由巴尔末公式1λ＝R H (122－1n2)，n ＝3,4,5，…得 当n ＝∞时，最小波长1λ1＝R H ·122 ① 当n ＝3时，最大波长1λ2＝R H (122－132) ②由①②得λ1λ2＝59. 【答案】 598．根据巴尔末公式，指出氢原子光谱巴尔末线系的最长波长和最短波长所对应的n ，并计算其波长．【解析】 对应的n 越小，波长越长，故当n ＝3时，氢原子发光所对应的波长最长． 当n ＝3时，1λ1＝1.10×107×⎝ ⎛⎭⎪⎫122－132m -1 解得λ1＝6.55×10-7 m.当n ＝∞时，波长最短，1λ＝R H ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2＝R H ×14， λ＝4R H ＝41.1×107 m ＝3.64×10－7 m. 【答案】 当n ＝3时，波长最长为6.55×10－7 m当n ＝∞时，波长最短为3.64×10－7 m[能力提升]9．在可见光范围内氢原子发光的波长最长的2条谱线所对应的n 值为多少？它们的波长各是多少？氢原子光谱有什么特点？【解析】 因是可见光范围内的，故可直接用公式1λ＝R H ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2进行求解．由公式可知，n 越小，对应的波长越长．所以n ＝3和n ＝4是氢原子光谱在可见米范围内波长最长的两条谱线所对应的值当n ＝3时，1λ1＝1.10×107×⎝ ⎛⎭⎪⎫122－132，解得λ1≈6.5×10－7 m. 当n ＝4时，1λ2＝1.10×107×⎝ ⎛⎭⎪⎫122－142，解得λ2≈4.8×10－7 m. 除巴尔末系外，在红外和紫外光区的其他谱线也都满足与巴尔末公式类似的关系式，即1λ＝R H ⎝ ⎛⎭⎪⎫1k 2－1n 2，其中k 分别为1,2,3,4，…，对应不同的线系．由此可知，氢原子光谱是由一系列线系组成的不连续的线状谱．【答案】 n 1＝3 n 2＝4 λ1＝6.5×10－7 m λ2＝4.8×10－7 m 氢原子光谱是由一系列线系组成的不连续的线状谱10．在氢原子光谱的紫外区的谱线系中有多条谱线，试利用赖曼系的公式1λ＝R H (112－1n 2)，n ＝2,3,4，…，计算紫外线的最长波和最短波的波长.【导学号：11010026】【解析】 根据赖曼系波长倒数公式：1λ＝R H ⎝ ⎛⎭⎪⎫112－1n 2，n ＝2,3,4，… 可得λ＝1R H ⎝ ⎛⎭⎪⎫112－1n 2，n ＝2,3,4，… 当n ＝2时波长最长，其值为 λ＝1R H ⎝ ⎛⎭⎪⎫112－122＝134R H ＝134×1.097×107 m ＝1.22×10－7 m.当n ＝∞时，波长最短，其值为λ＝1R H ⎝ ⎛⎭⎪⎫112－0＝1R H ＝11.097×107 m ＝9.12×10－8 m.【答案】 1.22×10－7 m 9.12×10－8 m11．氢原子光谱除了巴尔末系外，还有赖曼系、帕邢系等，其中帕邢系的公式为1λ＝R H (132－1n 2)，n ＝4,5,6，…，R H ＝1.10×107 m －1.若已知帕邢系的氢原子光谱在红外线区域，试求： (1)n ＝6时，对应的波长；(2)帕邢系形成的谱线在真空中的波速为多少？n ＝6时，传播频率为多大？【解析】 (1)帕邢系公式1λ＝R H (132－1n 2)，当n ＝6时，得λ＝1.09×10－6 m. (2)帕邢系形成的谱线在红外线区域，而红外线属于电磁波，在真空中以光速传播，故波速为光速c ＝3×108 m/s ，由v ＝λT＝λν，得ν＝v λ＝c λ＝3×1081.09×10－6 Hz ＝2.75×1014 Hz. 【答案】 (1)1.09×10－6 m (2)3×108 m/s 2.75×1014Hz。
氢原子光谱PPT教学课件
代入： PV PoVo M PoVmol
T
To
M mol To
理想气体物态方程： PV M RT M mol
阿伏伽德罗常数： N A 6.022 1023 mol 1
玻耳兹曼常数： k R 1.38 1023 (J K 1) NA
设：分子质量为 m，气体分子数为N，分子数密度 n。
单个分子速率不可预知，大量分子的速率分布是遵 循统计规律，是确定的，这个规律也叫麦克斯韦速 率分布律。
氢原子光谱
引言
每种原子、分子都有其特征光谱。因此分析其特征 光谱，对研究不同原子、分子及其结构有着重大的意义。 光谱学已成为光学的一个重要分支，并被广泛用于科研 和生产中。
氢原子是最简单的原子，其光谱线在按波长（或波 数）大小的排列次序上显示出简单的规律性。研究原子 结构，很自然氢原子首先被关注。
热现象
热学的研究方法：
1.宏观法. 最基本的实验规律逻辑推理(运用数学) ------称为热力学。
优点：可靠、普遍。 缺点：未揭示微观本质。 2.微观法.
物质的微观结构 + 统计方法 ------称为统计力学 其初级理论称为气体分子运动论(气体动理论) 优点：揭示了热现象的微观本质。 缺点：可靠性、普遍性差。
宏观法与微观法相辅相成。
气体动理论 §1 分子运动的基本概念
一.热力学系统 热力学研究的对象----热力学系统. 热力学系统以外的物体称为外界。 孤立系统:系统和外界完全隔绝的系统
例：若汽缸内气体为系统，其它为外界
二.系统状态的描述 微观量：分子的质量、速度、动量、能量等。
在宏观上不能直接进行测量和观察。 宏观量： 温度、压强、体积等。
2
氢原子光谱
0.529 1010 m
第n级轨道半径
rn n2 r1 (n 1,2,3)
电子轨道半径可能值为 r1 ， 4 r1 ， 9 r1 ， 16r1，... n2r16 1
2) 氢原子能量 选无穷远为电势能零点，半径为 rn 的电子 与原子核系统能量: En Ek E p 2 e 1 2 E k me n Ep 电子动能 系统势能 2 40 rn 2 1 e 2 原子能量 En me n 2 40 rn
H： 红色 656.210nm； Hg ： 青色 434.010nm； Hb ；深绿 486.074nm Hd ；紫色 410.120nm
1885 年瑞士数学家巴耳末把氢原子在可见光的谱 线归纳为巴耳末公式： 巴尔末公式 常数
n2 B 2 2 n 2
( n 3,4,5,6,)
6
B 364 .57nm
4
24
例：氢原子从n＝5 的激发态跃迁到基态， 能发射多少种不同的光子？
解：
由图可见，可能有10 种辐射光产生。
En E1 12.2 13.6 12.2 1.4eV
由
即
E1 n E1 / En 3.12 En 2 n n3 12.2eV的能量不能全部被吸收
当原子由这个能态跃迁回基态时，将有可 能发射三种不同波长的电磁波。
23
3→1
3→2
2→1
1 31 1/[1.097 10 (1 2 )](nm) 3 102.6nm 属于赖曼系 1 4 1 32 1/[1.097 10 ( 2 2 )](nm) 2 3 属于巴尔末系 656.3nm 1 4 21 1/[1.097 10 (1 2 )](nm) 2 属于赖曼系 121.5nm
氢原子光谱
在光谱上表现为谱线的分裂和位移，可通过高分辨率光谱仪 进行观测。
氢原子光谱超精细结构探讨
超精细结构成因
在精细结构的基础上，由于原子核自旋与电子总角动量的耦合，导致能级进一步分裂。
超精细结构特点
在光谱上表现为谱线的更细微分裂和位移，需要更高精度的观测手段进行探测。
总结
氢原子光谱是量子力学和原子物理领域的重要研究对象，其性质和特点包括多个线系、精 细结构和超精细结构等。通过对氢原子光谱的深入研究，可以揭示原子内部结构和能级分 布的奥秘，为现代物理学的发展提供重要支撑。
02
氢原子光谱实验方法
氢原子光谱实验装置
光源
提供足够能量的光源，如钨丝 灯或激光器，以激发氢原子。
分光仪
将光源发出的光分成不同波长 的光谱。
探测器
用于检测分光后各波长光的强 度，如光电倍增管或CCD。
数据采集与处理系统
记录并处理实验数据，如计算 机和专用软件。
氢原子光谱实验步骤
1. 准备实验装置
量子力学对氢原子光谱解释
波函数与概率密度
量子力学用波函数描述电子状态，波函数的模平方表示电子在空间 中出现的概率密度。
能级与跃迁
量子力学中的能级概念与玻尔理论相似，但更为精确。电子在不同 能级间跃迁时，同样会发射或吸收光子。
选择定则
量子力学中的选择定则规定了哪些能级间的跃迁是允许的，从而解释 了氢原子光谱的特定结构。
氢原子光谱研究前景展望
• 高精度测量技术的发展：随着实验技术的不断进步，未来有望实现更高精度的氢原子光谱测量，从而更深入地 揭示原子结构和相互作用的奥秘。
• 新理论模型的探索：尽管现有的理论模型能够很好地解释氢原子光谱，但仍存在一些尚未解决的问题，如高阶 效应的处理、相对论和量子电动力学的结合等。未来有望通过发展新的理论模型，更准确地描述氢原子光谱。
高中物理氢原子光谱解释
6 5 4 3
赖曼系 巴尔末系（可见 帕邢系 （紫外线） 光 ） （红外线） 布喇开系
缝德系
2
1
赖曼系（紫外线）
巴尔末系（可见光）
7
6
5
4 3 2 1
根椐玻尔理论，在氢原子中， 量子数n越大，则 A：电子的轨道半径越小 B：核外电子的速度越小 C：原子能级的能量越小 D：电子的电势能越小
答案：
B
按照玻尔理论，一个氢原子中的 电子从一半径为ra的圆轨道自发的 跃迁到一半径为rb的圆轨道上运动 ， ra>rb，在此过程中 A：原子要发出一系列频率的光子 B：原子要吸收一系列频率的光子 C：原子要发出某 一频率的光子 D：原子要吸收某 一频率的光子
答案 （1）-27.2ev （3）1.03*10-7m （2）4.1*10-15s （4）3.28*1015Hz 3.9*10-5A
答案：
D
已知氢原子基态时的轨道半径为r1=0.53*10-10m， 总能量为E1=-13. 6ev，求
（1）电子在基态轨道上的动能和势能
（2）电子在量子数n=3的轨道上运动的周期和等效电流 （3）处于n=3的激发态的一些氢原子向低能级跃迁是发
出的光中波长最短的为多少？
（4）用某种光照射处于基态的氢原子恰能使其电离， 该光子的频率是多少？
1
帕邢系（红 外线）
1
布喇开系
缝德系
处于基态的氢原子再某单色光的照射下，只能发出频率为 1> 2> 3的三 种光子。则照射光的能量为：
γ γ γ
氢（氘）原子光谱
实验四 氢（氘）原子光谱原子光谱的观测，为量子理论的建立提供了坚实的实验基础。
光谱线的超精细结构曾被认为是不同的同位素发射的谱线。
但现在认为，超精细结构是单一的同位素的光谱线由原子核的自旋而引起的复杂结构，而不同的同位素的光谱差别则称为“同位素移位”。
氢原子同位素移位是可以准确算出的。
1932年尤里（H.C.Urey ）等人用3m 凹面衍射光栅拍摄巴耳末（J.J.Balmer ）线系的光谱，发现在αH 、βH 、γH 和δH 的短波一侧均有一条弱的伴线，测量这些伴线的波长并在实验误差范围内与计算结果比较，从而证实了重氢H 2（氘）的存在。
一、实验目的 （1） 通过测量氢和氘谱线的波长，计算氢与氘的原子核的质量比H D M M /以及里德伯（J.R.Rydberg ）常量)(D H R R 。
（2）加深对氢光谱规律和同位素位移的认识，理解精确测量的重要意义。
（3）掌握WGD-8A 组合式光栅光谱仪的原理和使用方法，并学会用光谱进行分析。
二、 实验原理原子光谱是线光谱，光谱排列的规律不同，反映出原子结构的不同，研究原子结构的基本方法之一是进行光谱分析。
氢原子光谱由许多谱线组成，在可见光区的谱线系是巴耳末系，其代表线为αH 、βH 、γH 、δH …，这些谱线的间隔和强度都向着短波方向递减，并满足下列规律：422-=n n B λ （1） 式中n nm B ,56.364=为正整数。
当6,5,4,3=n 时，上式分别给出αH 、βH 、γH 、δH 各谱线波长，（1）式是瑞士物理学家巴耳末根据实验结果首先总结出来的，故称为巴耳末公式。
若用波数λν/1~=表示谱线，则（1-1）式改写为：⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=22221211214~n R n B H ν（2）式中B R H /4=为里德伯常量，n 取整数。
根据玻尔（Bohr N .）理论对氢原子和类氢原子的里得伯常量计算（诸圣麟，1979），有：Mm R R e /1+=∞ （3） 式中e m 为电子质量，M 为原子核质量。
高中物理课件第2章 第4节 氢原子光谱与能级结构
[后思考]
被测电阻值越大，流过电流表表头的电流越小，电流的大小与被测电阻的阻
值成反比，这种说法对吗？为什么？
【提示】
电流I＝
E Rx＋R＋Rg＋r
，Rx越大，电流越小，但二者不是反比关
系．
[合作探讨]
甲
乙
丙
图2-8-2
如图2-8-2所示，甲、乙、丙分别为欧姆表红黑表笔短接、红黑表笔断开、被
测电阻为Rx所对应的电路图．
[再判断] 1．氢原子光谱是不连续的，是由若干频率的光组成的．( √ ) 2．由于原子都是由原子核和核外电子组成的，所以各种原子的原子光谱是相 同的．( × ) 3．由于不同元素的原子结构不同，所以不同元素的原子光谱也不相同．(√ )
[后思考] 氢原子光谱有什么特征，不同区域的特征光谱满足的规律是否相同？ 【提示】 氢原子光谱是分立的线状谱．它在可见光区的谱线满足巴耳末公 式，在红外和紫外光区的其他谱线也都满足与巴耳末公式类似的关系式．
[后思考] 玻尔理论的成功和局限是什么？
【提示】 成功之处在于引入了量子化的观念，局限之处在于保留了经典粒 子的观念，把电子的运动看做是经典力作用下的轨道运动．
[核心点击] 1．成功方面 (1)运用经典理论和量子化观念确定了氢原子的各个定态的能量并由此画出能 级图． (2)处于激发态的氢原子向低能级跃迁辐射出光子，辐射光子的能量与实际符 合的很好，由于能级是分立的，辐射光子的波长也是不连续的． (3)不仅成功地解释了氢光谱的巴尔末系，计算出了里德伯常数，而且，玻尔 理论还预言了当时尚未发现的氢原子的其他光谱线系，这些线系后来相继被发 现，也都跟玻尔理论的预言相符．
[先填空]
1．理论推导
按照玻尔原子理论，氢原子的电子从能量较高的能级跃迁到n＝2的能级上
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课时提升作业 六 光谱 氢原子光谱
(30分钟 50分)
一、选择题(本大题共6小题,每小题5分,共30分)
1.下列关于光谱的说法正确的是 ( )
A.炽热固体、液体和高压气体发出的光谱是连续谱
B.各种原子的线光谱中的明线和它的吸收谱中的暗线必定一一对应
C.气体发出的光只能产生线光谱
D.甲物质发出的白光通过低温的乙物质蒸气可得到甲物质的吸收光谱
【解析】选A。由于通常看到的吸收光谱中的暗线比线光谱中的明线要少一些,所以B不对.
而气体发光时,若是高压气体发光则形成连续光谱,若是稀薄气体发光则形成线光谱,故C也
不对.甲物质发出的白光通过低温的乙物质蒸气后,得到的是乙物质的吸收光谱,所以D错误,
答案为A。
2.关于光谱分析,下列说法正确的是 ( )
A.光谱分析的依据是每种元素都有自己的特征谱线
B.光谱分析不能用线状谱
C.光谱分析既可以用线状谱也可以用连续谱
D分析月亮的光谱,可以鉴别月球的化学成分
【解析】选A。每种元素的原子都有自己的特征谱线,依据原子的特征谱线、线状谱和吸收
光谱可做光谱分析,A对,B错;连续谱因含有一切波长的光,不是原子的特征谱线,因而不能
用来做光谱分析,C错;月亮反射太阳光,因此,分析月亮的光谱并不能鉴定月球的化学组成,
只表示太阳的吸收光谱,D错。
【补偿训练】
以下说法正确的是 ( )
A.进行光谱分析可以用连续光谱,也可以用吸收光谱
B.光谱分析的优点是非常灵敏而且迅速
C.分析某种物质的化学组成可以使这种物质发出的白光通过另一种物质的低温蒸气取得的
吸收光谱进行分析
D.拍摄下月球的光谱可以分析出月球上有哪些元素
【解析】选B。进行光谱分析不能用连续光谱,只能用线状光谱或吸收光谱;光谱分析的优点
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是灵敏而迅速;分析某种物质的组成,可用白光照射其低压蒸气产生的吸收光谱;月球不能发
光,它只能反射太阳光,故其光谱是太阳光谱,不是月球的光谱,不能用来分析月球上的元素。
故答案为B。
3.氢原子光谱巴尔末系最小波长与最大波长之比为( )
A. B. C. D.
【解析】选A。由巴尔末公式=RH(-),n=3,4,5,…当n=∞时,最小波长=RH;当n=3
时,最大波长=RH(-),得=。
4.(多选)关于巴尔末公式=RH的理解,正确的是 ( )
A.此公式是巴尔末在研究氢光谱特征时发现的
B.公式中n可取任意值,故氢光谱是连续谱
C.公式中n只能取不小于3的整数,故氢光谱是线光谱
D.公式不但适用于氢光谱的分析,也适用于其他原子的光谱分析
【解析】选A、C。此公式是巴尔末研究氢光谱时得到的,由玻尔理论的局限性知,公式只适
用于氢光谱的分析,由于n只能取大于等于3的整数,则λ不能取连续值,故氢原子光谱是不
连续的,是线光谱。因此选A、C。
5.(多选)要得到钠元素的特征谱线,下列做法正确的是 ( )
A.使固体钠在空气中燃烧
B.将固体钠高温加热成稀薄钠蒸气
C.使炽热固体发出的白光通过低温钠蒸气
D.使炽热固体发出的白光通过高温钠蒸气
【解析】选B、C。炽热固体发出的是连续谱,燃烧固体钠不能得到特征谱线,A错误;稀薄气
体发光产生线状谱,B正确;强烈的白光通过低温钠蒸气时,某些波长的光被吸收,产生钠的
吸收光谱,C正确,D错误。
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6. (多选)如图甲所示是a、b、c、d四种元素的线状谱,图乙是某矿物的线状谱,通过光谱分
析可以了解该矿物中缺乏的是 ( )
A.a元素 B.b元素
C.c元素 D.d元素
【解析】选B、D。将a、b、c、d四种元素的线状谱与乙图中对照,可知,矿物中
缺少b、d元素。
二、非选择题(本大题共2小题,共20分)
7.(10分)氢原子光谱除了巴尔末系外,还有赖曼系、帕邢系等。其中赖曼系的表达式为
=RH,试求赖曼系中最长波长和最短波长的波长各是多少?
【解题指南】解答本题应注意以下两点:
(1)应用赖曼系表达式计算波长而不是用巴尔末系公式计算。
(2)明确最大和最小波长与n值之间的关系。
【解析】根据赖曼系波长倒数公式:
=RH(-),n=2,3,4…
可得λ=
当n=2时,波长最长,其值为
λ===m
=1.215×10-7m
当n=∞时,波长最短,其值为
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λ===m=9.116×10-8m。
【总结提升】与氢原子光谱有关的计算题的解题方法
解决与氢原子光谱有关的计算问题,思路有两个,一是利用巴尔末公式,二是利用玻尔理论能
级公式.在利用这两个公式解答问题时需注意以下几点:
(1)对不同种光谱,要注意比较、鉴别。
(2)弄清不同光谱的产生机理。
(3)熟悉利用到的公式。
8.(10分)氢原子光谱除了巴尔末系外,还有赖曼系、帕邢系等,其中帕邢系的公式为
=RH,n=4,5,6,…,RH=1.10×107m-1。若已知帕邢系的氢原子光谱在红外线区域,
试求:
(1)n=7时,对应的波长。
(2)帕邢系形成的谱线在真空中的波速为多大?n=7时,传播频率为多大?
【解析】(1)由帕邢系公式=RH,
当n=7时,得λ=1.00×10-6m.
(2)由帕邢系形成的谱线在红外区域,而红外线属于电磁波,在真空中以光速传播,故波速为
光速c=3×108m/s,由v==λf,
得f===Hz=3×1014Hz.
答案:(1)1.00×10-6m (2)3×108m/s 3×1014Hz